Puissance et pression de fraisage 

Puissance et pression de fraisage

  1. Introduction :

Parmi tous les procédés d’usinage, la coupe est la méthode la plus répondu pour le travail des matériaux. En termes d’une durée d’usinage, des économies même si elles sont minimes s’avère d’une importance essentielle dans la rentabilité d’une production en série. L’optimisation du procédé d’usinage passe par l’amélioration de l’effort de coupe et de ce fait des la puissance y afférente.

  1. Efforts de coupe dans le fraisage :

Le fraisage caractérise les opérations d’usinage pour lesquelles on associe deux mouvements pour procéder à ce type d’usinage un mouvement de coupe de la fraise, entraîné par la broche de la machine et un mouvement d’avance de la pièce.

Les efforts qui s’appliquent sur chaque dent de la fraise sont :

  • L’effort tangentiel de coupe Fc ;
  • L’effort d’avancement Ff, parallèle à la direction de l’avance ;
  • L’effort de pénétration Fp, perpendiculaire à l’effort d’avancement.

L’effort de coupe qui s’applique à chaque dent a pour valeur :

S : section du copeau.

Rr : résistance spécifique a la rupture.

K : coefficient usinabilité matière.

  1. Pression de coupe spécifique :

La formation du copeau lors du processus d’usinage est le pas fondamental pour toute étude dans le domaine de la coupe. Durant ce processus, différents phénomènes peuvent avoir lieu tels que les déformations plastiques, le contact et le frottement entre l’outil et la pièce, les effets thermiques et l’usure.

La pression de coupe spécifique est mesurée en N/mm2 et c’est la l’effort tangentiel nécessaire pour détacher un copeau d’une section transversale de 1 millimètre carré. Pratiquement, c’est la l’effort de coupe (Fc) requise, divisée par la surface du copeau non déformé (S).

Par exemple, pour un acier à moyenne teneur en carbone, elle est de 2000 N/mm2, tandis que, pour un alliage d’aluminium type, elle n’est plus que de 800 N/mm2.

La pression de coupe spécifique diminue avec l’augmentation de la vitesse de coupe, mais elle est constante dans l’intervalle de vitesses élevées utilisées dans les matériaux de coupe modernes.

  1. Puissance nécessaire pour le fraisage:

Le calcul de la puissance des différentes opérations de fraisage, peut se faire sous différentes méthodes, aussi on peut utiliser des formules approximatives ou empiriques qui utilisent certains facteurs influant sur le calcul. La puissance nécessaire pour la coupe varie en fonction de :

  • La quantité de métal enlevée lors des différentes passes ;
  • L’épaisseur moyenne des copeaux de chaque opération ;
  • La géométrie de la fraise ;
  • La nature du matériau de la pièce
  • La vitesse de coupe.

Il est évident que, pour enlever une quantité plus importante de métal, il faut avolir plus de puissance. Néanmoins, des méthodes plus ou moins efficaces de mener à bien l’opération d’usinage existent.

La puissance P est le produit du taux d’enlèvement de matière par la pression de coupe spécifique qui fait intervenir la géométrie d’outil et l’épaisseur de copeau. Pour avoir la valeur de la puissance corrigée, il faut prendre en considération la valeur du rendement (η) de la machine :

La fraise étant portée par son axe O, les efforts Ff et Fp admettent la résultante F qui passe obligatoirement par le point d’origine.

La puissance en travail en watts est égale au produit de la force par la vitesse :

Avec :

Vc : vitesse de coupe.

η : Rendement de la machine

  1. Puissance de la machine :

Bien évidemment la puissance de la machine influe sur les performances de l’usinage. En effet, il y a deux grands cas de figure :

  • Usinage en ébauche : l’objectif c’est d’enlever un maximum de matière en un minimum de temps, cela passe par l’augmentation au maximum du débit d’enlèvement de copeaux. Au vu de ce qui précède, la machine doit être suffisamment puissante, c’est le cas aussi du couple pièce/porte-pièce, autrement la machine peut éventuellement s’arrêter ou la pièce peut voler.
  • Usinage en finition : dans ce cas de figure c’est la qualité de l’usinage et du produit final qui est importante. La surface doit être lisse, les cotes doivent être correctes. Etant donné que les efforts en jeu sont plus faibles que pour un usinage en ébauche, la puissance de la machine ne devient pas un critère primordial.

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Le calcul de la puissance des différentes opérations de fraisage, peut se faire sous différentes méthodes, aussi on peut utiliser des formules approximatives ou empiriques
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